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6.1.4.1. Recubrimientos

Los recubrimientos o revestimientos, y las tecnologías de modificación de superficie, permiten mejorar el rendimiento de los componentes de ingeniería prolongando su vida útil y mejorando la apariencia de materiales nuevos o usados, llegando a aplicar selectivamente recubrimientos para tareas específicas, sin comprometer los beneficios del material sustrato; dejando ver que los recubrimientos no se limitan a las aplicaciones tradicionales asociados con desgaste y corrosión, pero siempre se adaptan a las crecientes necesidades tecnológicas de la sociedad.(Héller Sánchez et al., 2014)

Si definimos una superficie como "la cara exterior de un objeto, o una capa de material que constituye una cara exterior de dicha."; dicha superficie interactúa con el entorno bajo ciertas condiciones que obligan a realizar mantenimiento utilizando recubrimientos, pues los costos asociados con desgaste y corrosión no deseados son elevados, donde podemos encontrar a nivel de desgaste: desgaste adhesivo, abrasión, desgaste por impacto, cavitación, desgaste por fatiga, agrietamiento, delaminación, o múltiples mecanismos de desgaste presente; y a nivel de corrosión: oxidación, oxidación acuosa, aumento de la corrosión por tensión, fragilización por hidrogeno, fragilización por metal líquido, etc.(TSS Training Committee, 2004)

Proceso de Formación de Recubrimiento: Ya entendido que el recubrimiento,

revestimiento, capa rociada / aspersada / termoaspersada; es una región superficial de materiales especiales, bajo un espesor dado, que buscan reemplazar, modificar u optimizar la superficie del sustrato para potenciar, mejorar o agregar propiedades a las ya establecidas en el material base (figura 5). El mecanismo de generación de una capa de recubrimiento puede tratarse de manera generalizada por etapas: generación y proyección de partículas, impacto y deformación de la partícula en el sustrato (o capas de recubrimiento), anclaje de la partícula al sustrato (o capas de recubrimiento).Estas etapas están condicionadas

siempre al material usado, fuente de calor empleada y equipos adoptados (Morales et al., 2012).

Figura 5. Diagrama esquemático de una capa rociada térmicamente.

Fuente: Imagen tomada de (Morales et al., 2012)

6.1.4.2. Materiales de Recubrimiento

Se deben tener en cuenta los materiales con los cuales se va a trabajar al momento de proponer y llevar a cabo la ejecución de la tecnología de proyección térmica:

1) El material base que va a beneficiarse del recubrimiento proyectado térmicamente, y

2) El material o los materiales a proyectarse que van a ser usados. El primero puede ser de tipo metálico o no metálico; mientras que el segundo puede ser: metal puro, aleaciones, cerámicas, polímeros, material bio-compatible; o cualquier otro material, que para nuestro caso de estudio, pueda deformarse o constituirse en forma de alambre.(Morales et al., 2012).

Para la técnica de proyección por arco eléctrico, los requerimientos del material son: que el material a aspersar pueda trefilarse o deformarse hasta obtener la forma de alambre para permitir la fabricación de los carretes y el uso en el equipo de aspersión; y que sea conductor de electricidad para permitir la creación del arco eléctrico que permita fundir el material adecuadamente.

6.1.4.3. Propiedades reportadas de 140MXC Eutectic Castoline©

Tabla 1: Propiedades del material 140MXC Eutectic Castoline©

PROPIEDAD VALOR

Composición Química Fe, 25Cr, 5B, 6Mo, 15W, 3Mg, 4C, 12Ni, 2Si

Diámetro del alambre (in) 1/16

Eficiencia de Deposición (%) 80 %

Adherencia (psi) 6000-8000

Dureza (HRC) 65-67

Porosidad (%) 1.9-3

Densidad (gr/cm3) 7.8

Resistencia al desgaste, pérdida de volumen (mm3

) 19.03

Tasa de Atomización (lbs/hr) 8

Punto de Fusión (ºC) 1200

Resistencia a la Corrosión Excelente

Consumo del Alambre (oz/ft2/0.001 in) 0.7

Modelo de Atomización (a 4 in de proyección) 2.5

Rugosidad de la Superficie (µin) 450-550

6.1.4.4. Propiedades reportadas de 530AS Eutectic Castoline©

Tabla 2: Propiedades del material 530AS Eutectic Castoline©

6.1.4.5. Propiedades reportadas de 560AS Eutectic Castoline©

Tabla 3: Propiedades del material 560AS Eutectic Castoline©

PROPIEDADES VALOR

Composición Química Fe, 13Cr, 1Mn, 1Si, 0.3C

Dureza (HRC) 40-45

Adherencia (psi) 4700

Diámetro del alambre (in) 1/16

Eficiencia de Deposición (%) 70-80

Densidad (gr/cm3) 6.74

Tasa de Atomización (lbs/hr) 10

Consumo del Alambre (oz/ft2/0.001 in) 0.8

Resistencia a la Corrosión Excelente

Coeficiente de Expansión Térmica (in/in ºF) 6.6x10-7

Maquinabilidad Excelente con herramientas de carburo convencional

Punto de Fusión (ºC) 1427

PROPIEDADES VALOR

Composición Química Fe, 0.15C, 0.8Mn, 0.2Si

Dureza(HRB) 95-100

Adherencia (psi) 5800

Diámetro del alambre (in) 1.6

Eficiencia de Deposición (%) 80

Densidad (gr/cm3) 6.78

Tasa de Atomización (lbs/hr) 10

6.2. Optimización

Los procesos de optimización aplican recursos disponibles de áreas de la ingeniería como la investigación operativa, para conseguir condiciones óptimas de un objetivo específico en problemas complejos de la producción, dirección y gestión de grandes sistemas (p.e. de hombres, maquinaria, etc.). Es así que, determinados métodos propios de esta área mencionada se recogen bajo el nombre de “optimización o programación matemática”, cuya principal característica consiste en construir un modelo científico del sistema del cual se pueden predecir y comparar los resultados con diversas estrategias y toma de decisiones, incorporando técnicas del azar y del riesgo, modelos de optimización, teorías de juegos y de decisión, de colas y simulación, de grafos y flujos de redes, algoritmos meta-heurísticos, lógica borrosa, redes neuronales e inteligencia artificial (Ramos et al., 2010).

La optimización consiste en la selección de una alternativa mejor que se traduce en la búsqueda de un mínimo o un máximo, localizando este optimo a través de una estructura matemática que puede ser por modelos descriptivos, que simulan el comportamiento de un dispositivo o sistema, o por modelos prescriptivos que permiten señalar el curso de acción o el mejor diseño, cumpliéndose con la premisa de la optimización como mejor resultado de un problema. (Chapra and Raymond, 2007)

“Dentro de la práctica de la optimización, existen dos ramas: el problema de cómo modelar adecuadamente el sistema bajo estudio, y por otro como resolver el modelo. En general, la rama matemática de la Investigación de Operaciones (IO) se ocupa de buscar mejores métodos de solución, mientras que la rama ingenieril analiza formas de modelar sistemas reales”(Enrique Baquela and Andrés Redchuk, 2013); en la práctica, donde los ingenieros modelan los sistemas, seleccionan un método de resolución y dejan que la computadora haga el resto; es conveniente conocer el funcionamiento de cada metodología a fin de determinar cuál es la más adecuada para la situación planteada para modelar, de forma amigable, el problema con el método descrito.